A espécie Landoltia punctata, família Lemnaceae, foi capaz de absorver rapidamente o As em solução e acumulá-lo em elevadas concentrações. É observado que nessa família, as plantas possuem capacidade para acumular elevadas concentrações de arsênio (As) em seus tecidos caracterizando tolerância à ação tóxica desse poluente (Mkandawire e Durel, 2005; Duman et al., 2010). Considerando apenas a bioacumulação,
L. punctata poderia ser considerada hiperacumuladora de As, uma vez que foi capaz de
acumular mais de 1000 mg kg-1 MS, conforme sugerido por McGrath e Zhao (2003). Para ser considerada hiperacumuladora, além da capacidade para acumular, a espécie tem que possuir mecanismos que as permitam tolerar os potenciais danos celulares. Nesse aspecto, verificou-se que L. punctata não se enquadra como hiperacumuladora, pois apresentou vários danos diretos e indiretos, ocasionados pelo aumento da concentração de espécies reativas de oxigênio, inoperância dos sistemas de defesa enzimáticos, aumento na peroxidação de lipídios, além de alterações na micromorfologia das raízes. Pesquisas desenvolvidas por Zhang et al. (2009), com a espécie Wolffia globosa, evidenciaram a
23 mesma relação entre o acúmulo de As e a incapacidade de atenuar as injúrias causadas pelas altas concentrações internas.
Dentre as enzimas avaliadas, a dismutase do superóxido (SOD) apresentou acréscimo na atividade na maior concentração de As utilizada, o que foi relacionado, também, ao decréscimo na concentração do ânion superóxido (O2•-) nesse tratamento. Essa enzima dismuta o O2•- em peróxido de hidrogênio (H2O2) e oxigênio molecular atuando na primeira linha de defesa contra esse elemento, buscando manter constantes seus níveis celulares, evitando assim, diversos danos aos componentes das células (Alscher et al., 2002). Dessa forma, o aumento observado na concentração de H2O2 pode ter sido resultado da maior participação da SOD na remoção de O2•-.
Apesar de ter sido observado decréscimo nos teores de O2•- no tratamento com a maior concentração de As, este permaneceu maior que o controle, podendo ter atuado junto com o H2O2 no aumento da peroxidação lipídica, quantificado em termos de teores de MDA. Os teores de MDA são utilizados como indício da peroxidação lipídica sob condições de estresse (Alfadul e Al-Fredan, 2013).
O aumento nos teores de MDA em resposta a exposição das plantas a metais pesados é evidenciada por vários autores, mostrando que esse resultado esta relacionado com o aumento de ROI (Song et al., 2011; Prado et al., 2012; Alfadul e Al-Fredan, 2013), o que pode causar danos às membranas e organelas celulares, degradação de pigmentos, proteínas, lipídios e ácidos nucléicos, podendo, inclusive, resultar em morte celular (Gill e Tuteja, 2010).
As enzimas CAT, POX, APX e GPX tiveram a atividade afetada pela ação tóxica do As nos tratamentos com as maiores concentrações. Entretanto, nos tratamentos com as menores concentrações de As observou-se efetividade da participação dessas enzimas na atenuação dos danos celulares. Em estudos realizados com Lemna minor observou-se que a
24 atividade das enzimas SOD, CAT e APX foi estimulada nas concentrações mais baixas de As, ocorrendo decréscimo na atividade dessas enzimas nas concentrações mais elevadas desse elemento (Duman et al., 2010).
A GR é responsável pela redução da glutationa oxidada, utilizando o NADP(H) como doador de elétrons. Essa glutationa reduzida formada é utilizada pela GPX como doador de elétrons no processo de remoção de H2O2 (Apel e Hirt, 2004), além de ser fundamental para o ciclo ascorbato-glutationa, relacionado com o mecanismo de tolerância das plantas contra ROI (Skladanka et al., 2012). Sendo assim, esta enzima pode ter contribuído para a manutenção de níveis mais baixos de H2O2 nos tratamentos com as menores concentrações de As.
Como parte dos mecanismos não-enzimáticos de tolerância ao As, as antocianinas demonstraram efetiva participação como atenuante de ação tóxica desse elemento em plantas de L. punctata, pois o incremento na concentração de As em solução foi acompanhado de aumento na concentração desses pigmentos. As antocianinas são pigmentos pertencentes ao grupo do flavonóides que apresentam potencial antioxidante, sendo capazes de remover H2O2 (Gould et al., 2002), atuando junto com outros mecanismos antioxidantes para a manutenção das funções fisiológicas normais das células (Dai et al., 2012). Além disso, o aumento da concentração de antocianinas pode estar relacionado a deficiência de fosfato que as planta expostas ao As podem apresentar. Uma vez que As e fósforo competem pelo mesmo transportador, uma maior absorção de arsênio acarretaria menor absorção de fosfato (Fayiga, et al., 2008). Yin et al. (2012) constataram que na limitação de fósforo, as plantas superexpressam genes envolvidos na biossíntese de antocianinas. Estudos futuros deverão ser feitos para se avaliar a relação entre aumento da concentração de antocianinas e a redução da concentração de fósforo.
25 Os compostos tiólicos não-proteicos, como a glutationa e as fitoquelatinas, representam importante fração dos componentes bioquímicos relacionados à tolerância das plantas expostas ao As e metais pesados (Skladanka et al., 2012) A glutationa participa do ciclo ascorbato-glutaiona e, quando em sua forma reduzida, atua na proteção das plantas contra os danos causados pelos ROI (Skladanka et al., 2012), enquanto as fitoquelatinas atuam na quelação do As e transporte até o vacúolo (Yadav, 2010).
Em diversos trabalhos têm sido demonstrado o aumento nos teores de tiois não- proteicos em plantas expostas ao As (Srivastava et al., 2009; Requejo e Tena, 2012). Em plantas de L. punctata, entretanto, esse fato não foi observado, o que pode ser decorrência de outros mecanismos de tolerância que não envolvam esses compostos, conforme verificado em Sesuvium portulacastrum (L.) L. expostas ao As (Lokhande, et al., 2011).
Os compostos tiólicos proteicos parecem não exercer influencia direta sobre a resposta de plantas a metais pesados, podendo este exercerem funções indiretas como componetes de enzimas, como as do sistema antioxidante.
As alterações estruturais e ultraestruturais resultantes da ação tóxica do As em diversos processos metabólicos são observadas nas raízes de L. punctata. Essas incluem desestruturação celular, principalmente na região da coifa das raízes.
Em diversos trabalhos têm sido demonstrado alterações anatômicas em raízes de plantas expostas a níveis tóxicos de As. Essas alterações incluem principalmente um alto nível de desestruturação e morte celular que pode estar associada com o estresse oxidativo provocado pelo As (Singh, 2007; Silva, 2008; Barbosa, 2009).
A análise em microscopia eletrônica de varredura com energia dispersiva de raio-X (EDS) permitiu a estimativa dos teores dos elementos As, fósforo (P) e enxofre (S) nas camadas mais externas dos ápices radiculares. O incremento nos teores relativos de As em ápices radiculares indicam sua deposição nas camadas mais externas das raízes de L.
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punctata tratadas com As. Uma vez que o As e o P competem pelo mesmo sítio de
absorção (Fayiga, et al., 2008 ), espera-se que um aumento no teor relativo de As poderia acarretar uma redução no teor relativo de P, o que não foi observado no experimento. Isso poderia ser devido ao fato de que o As não afetou a absorção de P ou o tempo de exposição das plantas ao tratamento foi insuficiente para promover alterações nos teores de P. A redução nos teores relativos de S nas camadas mais externas dos ápices radiculares de plantas tratadas com As pode estar relacionado a rápida absorção desse elemento para a sua incorporação na constituição de compostos tiólicos.